Resumen

El estudio pretende investigar experimentalmente cómo obtener una aleación de ferrosilicio utilizando silicato de hierro - fayalita generado tras el enriquecimiento por flotación de escorias en la producción pirometalúrgica de cobre. Este material contiene aproximadamente un 46 % de hierro y un 27 % de dióxido de silicio. Debido a su estructura dispersa, la fayalita se sinteriza primero. El artículo describe la modelización matemática y física del proceso térmico de aglomeración y del mineral para la producción de ferrosilicio. La fracción principal del aglomerado obtenido (57,60 %) es superior a 15 mm. En el horno de arco eléctrico, el tiempo de afino del aglomerado grifo a grifo es de 40 - 60 minutos. El rendimiento de aleación obtenido es del 46 %. En las tres fusiones, el contenido medio de silicio en la aleación es del 44 %, cumpliendo la norma del ferrosilicio.

INTRODUCCIÓN

El ferrosilicio es una aleación de hierro y silicio. Suele producirse en hornos de arco sumergido por reducción de dióxido de silicio o arena de cuarzo (SiO₂) con coque en presencia de hierro. Su aplicación para la desoxidación del acero la convierte en la llamada aleación básica en la producción de acero [1 - 3]. En términos de uso final, el ferrosilicio se utiliza principalmente para la producción de aceros al carbono y otros aceros aleados, acero inoxidable, hierro fundido y acero eléctrico. Además, existe una creciente demanda de aleaciones en las industrias de semiconductores y automoción. En 2020, el mercado mundial del ferrosilicio se estimaba en 10.600 millones de dólares, con una tasa de crecimiento anual prevista del 0,4 % durante el periodo 2020 - 2027 [4].

La producción pirometalúrgica de cobre a partir de concentrados de cobre da lugar a escorias de cobre, que contienen principalmente hierro, silicio y algunos metales valiosos como cobre, zinc, plomo, cobalto y níquel. Tras el enriquecimiento por flotación, se obtiene el silicato de hierro - fayalita, cuya parte principal se deposita. A nivel mundial, el depósito de fayalita en términos anuales es de unos 50 millones de toneladas, de las cuales sólo en Bulgaria hay alrededor de 1 millón de toneladas. Estos residuos tienen un impacto potencial en el medio ambiente y, en particular, contaminan el agua. Esta es la principal razón para buscar oportunidades para su utilización.

El principal elemento en la composición del silicato de hierro es el hierro, que representa alrededor del 46 %; el Fe₂O₃ supera el 60 %. El contenido de dióxido de silicio es de aproximadamente el 27 %. Las fases principales son la fayalita, la magnetita y, en algunos casos en menor cantidad, el cuarzo y la mica.  Dado su alto contenido en hierro, este material podría ser una materia prima en la producción de aleaciones a base de hierro. El silicato de hierro tiene una estructura finamente dispersa con un contenido predominante (alrededor del 95 %) de una fracción inferior a 100 μm. [5]. Dada la composición atípica y el tamaño de grano [6], para la metalurgia ferrosa extractiva, este material no podría utilizarse directamente para el procesamiento pirometalúrgico. 

• Materias:Sinterización Silicatos Materiales ferrosos Flotación
• Subjects:Sintering Silicates Ferrous materials Flotation
• Palabras claves:Ferrosilicio; Horno eléctrico de arco (EAF); Sinterización; Energía libre de Gibbs; Silicato de hierro (Fayalita)
• Keywords:Ferrosilicon; Electric arc furnace (EAF); Sintering; Gibbs free energy; Iron-silicate (Fayalite)